有效实现气流管理,迈向节能机房之路

有效實現氣流管理,邁向節能機房之路講師資歷介紹胡哲寧(JerryHu)

-FlukeCCTT教育訓練專任講師。

-網路佈線產品專任講師。

-CPI被動式散熱方案及機房內佈線管理專任講師。

-GreenIT部落格作家：

/green-it/

聯絡方式：jerry@.tw0939-737789認識綠色機房首部-了解PUE執行綠色機房的必要性美國環境保護署(EPA)之2007年的報告中指出：美國2006年之各種資訊產業或商業、政府機構所使用之資料中心的耗能是2000年的兩倍。根據能源大用戶各類建築電力消費量(EUI)統計分析，其中以電信機房、網路機房為前兩名，平均單位面積年度耗電量比第三名的百貨公司足足超過2倍以上何謂綠色機房GreenGrid協會針對資訊機房能源使用合理化，所訂定之電源使用效率PUE(PowerUsageEffectiveness)耗能指標。根據LEED之能源評估必要條件，使用300RT以上之中央空調冰水主機系統資訊機房，PUE值至少須達1.52以下方能符合申請LEED的基本門檻。PUE=

數據中心電力使用效率值PUE=數據中心總用電量數據中心IT設備用電量PUE=2.2

110KW*24*365*3*1.3=NTD

3,758,040PUE=1.8

90KW*24*365*3*1.3=NTD

3,074,760PUE=1.4

70KW*24*365*3*1.3=NTD

2,391,480PUE=1.8每年節省電費NTD683,280PUE=1.4每年節省電費NTD1,366,560IT人員的價值:PUE=110KW50KWPUE=

2.2機房PUE值得我們思考:PUE值最佳化如何達到PUE最佳化如何量測真正的PUE值現實上PUE值難量測PUE=

數據中心電力使用效率值PUE=數據中心IT+非IT設備用電量數據中心IT設備用電量假設非IT設備用電量不變1.IT設備用電量增加，PUE值降低2.IT設備用電量減少，PUE值增加機房PUE另外告訴我們:節能機房的用電比率(資料來源：經濟部能源局-電信網路機房節能應用手冊)如何打造或改善綠色節能機房Intel的實驗:2020DataCenter條件:1.區分冷通道及熱通道2.故意存在氣流洩漏3.將實驗空調製冷及風速開至最大4.TotalITload5KW/rack(8rackswith174Servers)5.入口溫度:高架地板下/18度；設備入口/22度PUE值量測為1.8第一階段改善輕鬆三步驟,降低PUE1.封住洩漏(PUE無改變)2.調整冷通道出風量至足夠每一機櫃設備散熱需求即可.(PUE1.8降低至1.55)3.冷熱風徹底隔離(PUE

1.55降低至1.48)進階改善4.將冷凍水調高至14度(最大limits),改用EC變頻送風.(減少30%能耗,PUE1.48降低至1.43)5.將機櫃內設備入口溫度由24度調高至27度.(提高空調送風溫度)(PUE1.43降低至1.4)6.再將設備入口溫度由27度,調高至35度.(PUE

1.4升高至1.43)7.增加每機櫃的設備量,由5KW調高至10KW(PUE降低至1.3)所以要做好氣流管理必須先了解的事1.了解跟氣流管理有關的標準2.了解每個機櫃(設備)耗電量3.了解每個機櫃(設備)的入口溫度4.了解空調的製冷、風量與效率5.了解改變並非是很困難的事氣流管理必須要先做的事1.建立冷熱通道2.機櫃未安裝設備的地方予以檔板3.非冷通道之不必要開孔予以密封4.機櫃後方的線纜整理5.(若下吹)高架地板下的線纜整理或上移TIA-942氣流管理氣流管理進階該做的事1.了解冷通道每塊出風板的出風量2.將機櫃對齊冷通道的邊緣3.熱通道上方設置回風板4.將多餘的空調移至適當的位置成為備源5.壓力測試,將空調出風溫度一度度提高6.將機櫃的密度提高7.FreeCooling氣流管理最佳實踐1.冷熱氣流徹底隔離2.依照實際設備散熱需求,避免過大的空調製冷3.機櫃內設備入口為ASHERAE所建議的27度4.防堵任何可能冷熱氣流混合的洩漏5.空調的出風溫度接近設備的入口溫度6.FreeCooling機房散熱要命的問題:洩漏相關性熱迴風機櫃散熱問題兩個相連機櫃的空隙中的熱空氣回流機櫃中間的熱堆積32˚C熱空氣的回流機櫃內的熱氣回流空調效率不佳(圖片來源：Intel)混風情況嚴重,產生局部熱點導致維護人員調低溫度，增加製冷耗能回風溫度因混風導致溫差變小，使得空調機組低負載運轉每降低5度蒸發溫度，空調製冷能力下降25%HVAC整組性能效率COP值(CoefficientOfPerformance)下降15%冷熱混風影響(資料來源：經濟部能源局-電信網路機房節能應用手冊)機房氣流管理案例分析現行的機房冷熱有效隔離解決方案比較冷熱通道具體方案匹配式冷卻(機櫃列或機櫃頂部)冷卻系統被移至機櫃邊，送風和回風路徑都很短機櫃背板式水冷機櫃後方背板加裝水冷式散熱片以過濾熱風熱通道密閉機櫃後部的熱通道被密閉密閉冷通道密閉機櫃前部的冷通道被密閉煙囪機櫃機櫃頂部安裝煙囪連接天花板現行資訊機房冷熱隔離方案COOLERCOOCOOCOOLERCOOLERCOOLERUPS主動式匹配式冷卻優點送風路徑短，確保設備進風溫度高熱密度應用挑戰建置成本維修成本TireIII&IV等級高密度機房地板下管線工程設計擴充困難主動式散熱方案PointsofriskInRowCooling–潛在故障點UPS冷通道封閉優點確保設備進風溫度高熱密度應用既有機房的改造挑戰洩漏問題空調機不送風時，當機時間短機房為熱通道，溫度過高每個冷池中的分量不一，必須監控每個冷池的風量是否滿足需求需機櫃列部署冷通道密閉UPS熱通道封閉優點舊機房的改造機房全為冷通道增加了空調機可宕機時間可不使用高架地板挑戰洩漏問題人員進入維修需機櫃列部署額外的消防設計考量熱通道封閉UPS煙囪機櫃17垂直排風管系統優點密閉可達95%機房全為冷通道增加了空調機可宕機時間可彈性部署低投資回收率高高密度應用挑戰垂直排風管對上走線的影響機房高度消防設計考量煙囪機櫃氣流管理利器-CFD模擬ComputationalFluidDynamics

(CFD）是基於計算流體動力學的電腦類比分析軟體。在資料中心規劃設計解讀，借助CFD軟體工具可對場地環境，氣流組織，設備發熱和空調製冷進行綜合模擬。ANSI/BISCI002-20111DataCenterDesignandImplementationBestPractices(美國資料中心標準：《數據中心設計和實施最佳實施》）中已明確對CFD模擬進行了描述：建議採用電腦流體動力學CFD對機房氣流進行模擬設計，以確保滿足設計要求下的散熱設計和合理佈置。何謂CFD煙囪案例圖片Intel/watch?v=FILhtOfLMzI&feature=channelBerbeeIDCOrlandoHealthBendBroadbandVault案例圖片國內總結1.進行動態PUE量測：藉由量測能源消耗及PUE監測了解機房能源性能與效率。2.氣流管理：良好氣流管理是機房節能的基本，建立有效率冷熱通道減少冷熱混風避免熱點發生。3.調整溫度設定：依據ASHRAE建議調高冷通道溫度，降低冰水系統能源消耗。4.變頻空調系統：變頻冰水主機、變頻泵、變頻風扇、變頻冷卻水塔之投入。綠色機房十大改善方向5.避免超量設計及主機台數規劃。6.將未使用之機櫃予以封板，以避